[논문]실란 커플링제 프로필트리메톡시실란에 의해 표면 개질된 CaCO3 나노입자가 에멀젼과 기포 안정성에 미치는 영향에 관한 연구

이예진; 박기호; 임종주

doi:10.14478/ace.2019.1103

실란 커플링제 프로필트리메톡시실란에 의해 표면 개질된 CaCO3 나노입자가 에멀젼과 기포 안정성에 미치는 영향에 관한 연구
Effect of Surface Modification of CaCO3 Nanoparticles by a Silane Coupling Agent Propyltrimethoxysilane on the Stability of Emulsion and Foam 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.31 no.1, 2020년, pp.49 - 56

이예진 (동국대학교 화공생물공학과) , 박기호 (동국대학교 화공생물공학과) , 임종주 (동국대학교 화공생물공학과)

초록
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본 연구에서는 실란 커플링제 프로필트리메톡시실란(propyltrimethoxysilane, PTMS)을 사용하여 CaCO₃ 나노입자의 표면을 개질하였으며, 개질된 CaCO₃ 나노입자를 에멀젼 유화제 및 기포 안정화제로의 적용 가능성을 시험하고자 나노입자 표면의 소수성 변화가 기포와 에멀젼의 안정성에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. PTMS에 의한 CaCO₃ 나노입자의 표면 개질은 FT-IR, TGA, DSC 분석을 통하여 확인하였으며, XRD 및 XPS 분석을 통하여 나노입자 표면의 원소 분석을 실행하였다. 또한 부상 시험과 접촉각 측정을 통하여 PTMS 농도가 CaCO₃ 나노입자의 표면 개질에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, surface modification of CaCO3 nanoparticles by a silane coupling agent propyltrimethoxysilane (PTMS) was conducted and the effect of surface hydrophobicity on the stability of foam and emulsion was studied in order to test the potential applicability as a foam stabilizer or an emulsifier. The surface modification of CaCO3 nanoparticles by PTMS was confirmed by FT-IR, DSC and TGA analysis. The atomic concentration of CaCO3 particle surface treated by PTMS has been also identified by using XRD and XPS analyses. Both floating tests and contact angle measurements were also performed to examine the effect of PTMS concentration on the surface modification of CaCO3 nanoparticles.

주제어

표/그림 (12)

그림 Scheme 1. Surface modification of CaCO₃ nanoparticles with PTMS.
그림 Figure 1. FT-IR spectra obtained at 25 ℃; (a) pure CaCO₃ nanoparticles, (b) CaCO₃ nanoparticles modified by PTMS.
그림 Figure 2. XRD spectra of pure CaCO₃ nanoparticles and CaCO₃ nanoparticles modified by PTMS.
그림 Figure 3. XPS spectra of CaCO₃ nanoparticles modified by PTMS.
그림 Figure 4. DSC spectra of CaCO₃ nanoparticles modified by PTMS.
그림 Figure 5. TGA curves of CaCO₃ nanoparticles modified by PTMS.
표 Table 1. XPS Analysis Data for CaCO₃ Nanoparticles Modified by PTMS at 25 ℃
표 Table 2. The Number of Hydroxyl Group Per Unit Area of CaCO₃ Nanoparticles Replaced by PTMS, Calculated from TGA Measurement
표 Table 3. Active Ratio, Contact Angle, Diameter of Emulsion Drop and Foam Stability Measured for CaCO₃ Nanoparticles Modified by PTMS at 25 ℃
그림 Figure 6. Electrical conductivity measurement for emulsions prepared using 1 : 1 volume ratio of n-decane and aqueous phase containing 2 wt% of CaCO₃ nanoparticle dispersion.
그림 Figure 7. Optical and high resolution fluorescence microscopy images of emulsions as a function of PTMS concentration (wt%) where emulsion was prepared using 1 : 1 volume ratio of n-decane and aqueous phase containing 2 wt% of CaCO₃ nanoparticle; (a) 0, (b) 1, (c) 5, (d) 10, (e) 15 and (f) 20.
그림 Figure 8. Optical and high resolution fluorescence microscopy images of foams as a function of PTMS concentration (wt%) where the foams were initially generated by adding 1 wt% of AO32 surfactant into 1 wt% of CaCO₃ nanoparticle dispersion; (a) 0, (b) 1, (c) 5, (d) 10, (e) 15 and (f) 20.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 CaCO3 나노입자의 접촉각이 90°에 가깝도록 표면 개질하기 위하여 필요한 실란 커플링제의 사용량을 줄이고자 MTMS보다 사슬 길이가 긴 프로필트리메톡시실란[propyltrimethoxysilane, PTMS, CH3CH2CH2Si(OCH3)3]을 사용하여 CaCO3 나노입자의 표면을 개질하였다.
PTMS에 의한 CaCO₃ 나노입자의 표면 개질은 FT-IR, TGA, DSC 분석을 통하여 확인하였으며, XRD 및 XPS 분석을 통하여 나노입자 표면의 원소 분석을 실행하였다. 또한 개질 된 CaCO₃ 나노입자를 에멀젼 유화제 및 기포 안정화제로의 적용 가능성을 시험하고자 나노입자 표면의 소수성 변화가 기포와 에멀젼의 안정성에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. 이를 위하여 부상 시험과 접촉각 측정을 통하여 PTMS 농도가 CaCO₃ 나노입자의 표면 개질 에 미치는 영향에 관하여 살펴보았으며, CaCO₃ 나노입자의 접촉각이 90°에 가까운 값이 되는 PTMS 농도 조건에서 광학 및 편광 현미경 관찰과 전기 전도도 측정을 통하여 안정한 상태의 기포 및 에멀젼이 각각 형성됨을 확인하였다.
본 연구에서는 실란 커플링제 PTMS를 사용하여 CaCO₃ 나노입자의 표면을 친수성에서 소수성으로 개질하였으며, 개질된 CaCO₃ 나노입자를 기포 및 에멀젼 안정화제로의 적용 가능성을 시험하고자 나노입자 표면의 소수성 변화가 기포와 에멀젼의 안정성에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. PTMS에 의한 CaCO₃ 나노입자의 표면 개질은 FT-IR, TGA, DSC, XRD 및 XPS 분석을 통하여 PTMS가 나노입자 표면에 성공적으로 결합되었음을 확인하였다.

가설 설정

입자의 표면에 결합된 PTMS의 함량을 결정하기 위하여 TGA 측정 결과를 사용하여 PTMS와 반응하는 표면 OH의 비율을 구하였 다. 이를 위하여 PTMS의 실라놀(silanol, Si-OH) 중 하나만이 평균적으로 반응한다고 가정하여 계산을 하였으며, 자세한 계산 과정은 이전 연구에서 발표된 바 있다[18,23,24]. Table 2에 정리하여 나타낸 결과에서 볼 수 있듯이 PTMS 농도 증가에 따라 PTMS와 반응하는 OH 그룹의 수는 증가하며, 5 wt% PTMS 농도 조건에서 PTMS와 반응하 는 OH 그룹의 수는 CaCO₃ 단위 면적 nm² 당 3.

제안 방법

CaCO₃ 입자의 표면에 결합된 PTMS의 함량을 결정하기 위하여 TGA 측정 결과를 사용하여 PTMS와 반응하는 표면 OH의 비율을 구하였 다. 이를 위하여 PTMS의 실라놀(silanol, Si-OH) 중 하나만이 평균적으로 반응한다고 가정하여 계산을 하였으며, 자세한 계산 과정은 이전 연구에서 발표된 바 있다[18,23,24].
TGA 분석은 질소 분위기 하에서 상온에서 750 ℃까지 10 ℃/min의 승온 속도(heating rate)로 가열하면서 분석을 진행하였다. DSC 분석은 질소 분위기 하에서 7 mg의 시료를 사용하여 50~200 ℃ 범위에서 5 ℃/min의 속도로 온도를 증가시키면서 CaCO₃ 나노입자 표면으로부터 실란 커플 링제가 분해되는 피크를 관찰하였다. FT-IR, XRD, TGA, DSC, XPS 분석에 관한 상세한 과정은 기존의 연구에서 보고된 바 있다[17,18].
9, TA Instrumetns USA), XPS (Versa Probe 5000, PHI) 분석을 실 시하였다. FT-IR 분석은 표면 개질 전후의 CaCO₃ 나노입자를 KBr 펠릿(pellet) 형태로 각각 제조한 후 4,000~500 cm^-1의 범위에서 진행하였다. XRD는 40 kV, 300 mA 조건에서 Cu-Kα radiation으로 측정하였으며, 2θ 범위는 20~50°이며, XRD 측정을 통하여 표면 개질 전 후의 CaCO₃ 나노입자의 결정 구조를 확인하였다.
나노입자를 2 wt%만큼 첨가한 후 호모게나이저(HMZ-20DN, Hana Instruments)를 사용하여 3,000 rpm으로 3 min 동안 교반하여 제조하였다. Nikon ECLIPSE-TS100 광학 현미경을 사용하여 제조한 에멀젼 입자 크기를 측정하였고, 또한 에멀젼 제조 직후 Accumet 30 conductivity meter를 사용하여 에멀젼의 전기 전도도 측정을 함으로써 에멀젼 형태(morphology)를 결정하였다. 또한 기포 안정화제로서의 가능성을 평가하기 위 하여 AO32 비이온 계면활성제 1 wt%를 첨가한 후 Foamscan (IFAC, Germany)을 사용하여 기포 안전성을 측정하였다[17,18].
또한 표면 개질 후의 CaCO₃에서 피크의 크기(intensity)가 더 작은 것을 통하여 PTMS 농도 증가에 따라 CaCO₃ 입자 표면에 결합한 PTMS 실란 커플링제 층의 두께가 증가하는 것을 확인할 수 있다[22]. PTMS로 표면 개질한 CaCO₃ 나노입자에 대한 XPS 분석을 통하여 입자 표면에 존재하는 Ca, Si, O, C 등의 원소를 측정하였으며, 그 결과를 Figure 3과 Table 1에 나타내었다. Figure 3과 Table 1에 나타낸 결과로부터 PTMS 농도가 증가함에 따라 Si 피크의 크기가 증가하며, 또한 나노 입자 표면에 존재하는 Si/Ca 조성도 증가하는 것을 알 수 있다.
PTMS를 사용하여 표면 개질한 CaCO₃ 나노입자들의 분석을 위하여 FT-IR (IRAffinity-1, Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan), XRD (ATX-G, Rigaku Japan), TGA (N-1000 SCINCO. Korea), DSC (Q10 v9.9, TA Instrumetns USA), XPS (Versa Probe 5000, PHI) 분석을 실 시하였다. FT-IR 분석은 표면 개질 전후의 CaCO₃ 나노입자를 KBr 펠릿(pellet) 형태로 각각 제조한 후 4,000~500 cm^-1의 범위에서 진행하였다.
따라서 본 연구에서는 CaCO₃ 나노입자의 접촉각이 90°에 가깝도록 표면 개질하기 위하여 필요한 실란 커플링제의 사용량을 줄이고자 MTMS보다 사슬 길이가 긴 프로필트리메톡시실란[propyltrimethoxysilane, PTMS, CH₃CH₂CH₂Si(OCH₃)₃]을 사용하여 CaCO₃ 나노입자의 표면을 개질하였다. PTMS에 의한 CaCO₃ 나노입자의 표면 개질은 FT-IR, TGA, DSC 분석을 통하여 확인하였으며, XRD 및 XPS 분석을 통하여 나노입자 표면의 원소 분석을 실행하였다. 또한 개질 된 CaCO₃ 나노입자를 에멀젼 유화제 및 기포 안정화제로의 적용 가능성을 시험하고자 나노입자 표면의 소수성 변화가 기포와 에멀젼의 안정성에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다.
0 × 10^-7 Pa 조건에서 Al-Kα source로 진행하여 표면 개질 전후의 CaCO₃ 나노입자 표면 원소 조성을 결정하였다. TGA 분석은 질소 분위기 하에서 상온에서 750 ℃까지 10 ℃/min의 승온 속도(heating rate)로 가열하면서 분석을 진행하였다. DSC 분석은 질소 분위기 하에서 7 mg의 시료를 사용하여 50~200 ℃ 범위에서 5 ℃/min의 속도로 온도를 증가시키면서 CaCO₃ 나노입자 표면으로부터 실란 커플 링제가 분해되는 피크를 관찰하였다.
XPS 측정은 15 kV, 24.5 W, 2.0 × 10-7 Pa 조건에서 Al-Kα source로 진행하여 표면 개질 전후의 CaCO3 나노입자 표면 원소 조성을 결정하였다.
XRD는 40 kV, 300 mA 조건에서 Cu-Kα radiation으로 측정하였으며, 2θ 범위는 20~50°이며, XRD 측정을 통하여 표면 개질 전 후의 CaCO3 나노입자의 결정 구조를 확인하였다.
개질된 CaCO₃ 나노입자를 에멀젼 안정화제로 적용이 가능성을 검토하기 위하여 같은 부피의 증류수와 데칸 오일에 CaCO₃ 나노입자를 2 wt%만큼 첨가한 후 호모게나이저를 사용하여 에멀젼을 제조하였으며, 제조한 에멀젼의 전기 전도도를 측정함으로써 에멀젼 형태를 결정하였다. Figure 6에 나타낸 결과에서 보듯이 표면 개질 전의 나노입자를 사용하여 제조한 에멀젼의 전기 전도도는 약 600 µS/cm으로 높은 값을 보였으며, 나노입자 표면 개질에 사용한 PTMS 농도 증가에 따라 전기 전도도는 조금 감소하다가 5 wt%의 PTMS 농도 이상에서는 전기 전도도가 거의 0에 가까운 값을 나타내었다.
개질된 CaCO₃ 나노입자의 기포 안정화제로서의 적용 가능성을 평가하기 위하여 1 wt% AO32 비이온 계면활성제를 사용하여 시간에 따른 기포 안정성을 평가하였다. 본 연구에서는 기포 안정성을 1,500 s 동안 감소한 기포 부피 퍼센트를 사용하여 나타내었으며, 작은 기포 부피 감소 값이 더 안정한 거품을 의미한다.
이를 위하여 PTMS 농도별로 표면 처리한 CaCO₃ 나노입자 130 mg을 10 MPa의 압력을 가하여 펠릿 형태로 각 각 제조한 후 펠릿 표면에 증류수를 떨어뜨려 접촉각을 측정하였다. 또한 PTMS 농도가 CaCO₃ 나노입자 표면 개질에 미치는 영향을 살펴 보기 위하여 부상 시험을 수행하였으며, 그 결과를 active ratio로 나타내었다. Active ratio는 부상 시험에서 사용한 초기 CaCO₃ 나노입자 중에 공기-물의 계면에 떠오르는 입자의 무게 비율로 정의되며, 자세한 부상 시험 방법은 기존의 연구에서 언급된 바 있다[15-18].
Nikon ECLIPSE-TS100 광학 현미경을 사용하여 제조한 에멀젼 입자 크기를 측정하였고, 또한 에멀젼 제조 직후 Accumet 30 conductivity meter를 사용하여 에멀젼의 전기 전도도 측정을 함으로써 에멀젼 형태(morphology)를 결정하였다. 또한 기포 안정화제로서의 가능성을 평가하기 위 하여 AO32 비이온 계면활성제 1 wt%를 첨가한 후 Foamscan (IFAC, Germany)을 사용하여 기포 안전성을 측정하였다[17,18].
에멀젼과 기포 액막의 현미경 이미지는 Nikon ECLIPSE TS100 형광 현미경을 사용하여 관찰하였다. 형광 현미경 관찰을 위해 로다민 B 형광 시료를 사용하여 CaCO₃ 나노입자를 염색하였으며[8], 로다민 B 형광 시료는 아세톤과 시클로헥산 부피 비율이 각각 25와 75%인 용액에 로다민 B를 1 mL 첨가하여 제조하였다.
접촉각 측정은 독일 Kruss사의 pendant drop tensiometer (DSA 100) 를 사용하여 진행하였다. 이를 위하여 PTMS 농도별로 표면 처리한 CaCO₃ 나노입자 130 mg을 10 MPa의 압력을 가하여 펠릿 형태로 각 각 제조한 후 펠릿 표면에 증류수를 떨어뜨려 접촉각을 측정하였다. 또한 PTMS 농도가 CaCO₃ 나노입자 표면 개질에 미치는 영향을 살펴 보기 위하여 부상 시험을 수행하였으며, 그 결과를 active ratio로 나타내었다.
이를 위하여 부상 시험과 접촉각 측정을 통하여 PTMS 농도가 CaCO3 나노입자의 표면 개질 에 미치는 영향에 관하여 살펴보았으며, CaCO3 나노입자의 접촉각이 90°에 가까운 값이 되는 PTMS 농도 조건에서 광학 및 편광 현미경 관찰과 전기 전도도 측정을 통하여 안정한 상태의 기포 및 에멀젼이 각각 형성됨을 확인하였다.
최근 선형(linear)과 측쇄형(branched)의 알킬벤젠 슬폰산(alkylbenzene sulfonic acid) 음이온 계면활성제 2종류를 각각 사용하여 CaCO₃ 나노입자를 표면 처리한 후 수정진동자저울(quartz crystal microbalance, QCM)을 사용하여 나노입자 표면에 흡착된 계면활성제 양과 접촉각을 측정하였다[15]. 계면활성제 농도 증가에 따라 CaCO₃ 나노입자 표면의 소수성은 증가하여 최대가 된 후 계면활성제 이중층(bilayer) 형성에 따라 다시 친수성이 증가하였으며, 소수성이 최대인 조건에서도 접촉각이 60° 이하로 산업적 응용에는 제한이 있음을 확인하였다[15].
표면 개질 전후의 CaCO₃ 입자에 대하여 각각 TGA 측정을 수행하였으며, 그 결과를 Figure 5에 나타내었다. TGA 측정 결과에서 볼 수 있듯이 25~200 ℃ 조건에서의 중량 감소는 입자 표면에 물리적으로 흡착된 수분의 손실에 의한 것이며, 200~600 ℃ 조건에서의 중량 감소는 나노입자의 표면에 존재하는 OH와 입자와 결합된 PTMS의 분해에 기인한 것이다.
표면 개질된 나노입자의 위치를 확인하기 위하여 로다민 B 형광 시료를 사용하여 에멀젼을 염색한 후 형광 현미경으로 관찰하였다. Figure 7(a)과 (b)에서 볼 수 있듯이 PTMS 농도가 각각 0과 1 wt%인 조건에서는 나노입자가 친수성을 띠고 있기 때문에 대부분의 나노입자가 수용액 상에 위치하고 있다.
에멀젼과 기포 액막의 현미경 이미지는 Nikon ECLIPSE TS100 형광 현미경을 사용하여 관찰하였다. 형광 현미경 관찰을 위해 로다민 B 형광 시료를 사용하여 CaCO₃ 나노입자를 염색하였으며[8], 로다민 B 형광 시료는 아세톤과 시클로헥산 부피 비율이 각각 25와 75%인 용액에 로다민 B를 1 mL 첨가하여 제조하였다. CaCO₃ 나노입자 염색에 관한 자세한 실험 절차는 기존의 연구에서 이미 보고된 바 있다[17,18].

대상 데이터

기포 안정성 실험에 사용한 비이온 계면활성제 ELOTANTTM AO32 (dimethyl lauryl amine oxide)는 LG Household & Health Care에서 제공받아 별다른 정제 과정 없이 그대로 사용하였다.
1M NaOH는 모두 순도 99% 이상으 로 Sigma-Aldrich Co.에서 구입하여 사용하였으며, 시료 준비에 사용된 물은 Nanopure (Sybron-Brinkman Inc.) 이온 교환 시스템을 거친 3차 증류수를 사용하였다.

이론/모형

접촉각 측정은 독일 Kruss사의 pendant drop tensiometer (DSA 100) 를 사용하여 진행하였다. 이를 위하여 PTMS 농도별로 표면 처리한 CaCO₃ 나노입자 130 mg을 10 MPa의 압력을 가하여 펠릿 형태로 각 각 제조한 후 펠릿 표면에 증류수를 떨어뜨려 접촉각을 측정하였다.

성능/효과

또한 표면 개질 전후의 CaCO₃ 나노입자에 대하여 DSC 분석을 각각 실행하여 그 결과를 Figure 4에 나타내었다. DSC 측정 결과로부터 모든 thermogram들은 동일한 흡열 피크 형태를 나타내며, 표면 개질된 CaCO₃에 열을 가했을 때, 약 270 ℃에서 흡열 피크를 확인할 수 있었다. 이는 나노입자 표면에 결합된 PTMS가 입자 표면으로부터 열분해 탈착되면서 흡열 피크가 발생한 것이며, 또한 흡열 피크의 크기가 PTMS 농도에 따라 증가하는 것을 알 수 있다.
나노입자를 기포 및 에멀젼 안정화제로의 적용 가능성을 시험하고자 나노입자 표면의 소수성 변화가 기포와 에멀젼의 안정성에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. PTMS에 의한 CaCO₃ 나노입자의 표면 개질은 FT-IR, TGA, DSC, XRD 및 XPS 분석을 통하여 PTMS가 나노입자 표면에 성공적으로 결합되었음을 확인하였다. 또한 부상 시험 및 접 촉각 측정을 통하여 PTMS 농도 증가에 따라 CaCO₃ 나노입자 표면의 소수성이 증가하며, PTMS 농도 5 wt% 조건에서 active ratio와 접촉 각이 각각 93.
동일한 부피의 물과 데칸 오일 혼합 용액에 PTMS로 개질된 CaCO3 나노입자를 2 wt% 첨가하여 에멀젼을 제조하였으며, PTMS 농도 증가에 따른 에멀젼의 전기 전도도를 측정한 결과, 수용액 중의 PTMS 농도 5 wt% 조건에서 에멀젼 형태가 O/W에서 W/O로 상전이가 일어나는 것을 확인하였고, 평균 크기가 121.4 ± 8.6 nm의 가장 작은 에멀젼이 생성되었다.
또한 PTMS로 개질된 CaCO₃ 나노입자 1 wt%를 함유하는 수용액에 대한 기포 안정성 실험 결과, PTMS 농도 5 wt%에서 가장 안정한 기포가 생성됨을 확인하였다. 따라서 5 wt% PTMS로 개질된 CaCO₃ 나노입자를 에멀젼 유화제 및 기포 안정화제로 사용이 가능할 것으로 판단된다.
0%를 나타내었다. 따라서 접촉각과 active ratio 측정 결과로부터 CaCO₃ 나노입자가 실란 커플링제 PTMS에 의하여 성공적으로 표면 개질되어 나노입자 표면의 소수성이 증가함을 확인할 수 있었다.
6 nm의 가장 작은 에멀젼이 생성되었다. 또한 PTMS로 개질된 CaCO₃ 나노입자 1 wt%를 함유하는 수용액에 대한 기포 안정성 실험 결과, PTMS 농도 5 wt%에서 가장 안정한 기포가 생성됨을 확인하였다. 따라서 5 wt% PTMS로 개질된 CaCO₃ 나노입자를 에멀젼 유화제 및 기포 안정화제로 사용이 가능할 것으로 판단된다.
8%로서 개질한 나노입자가 기포 안정화에 큰 도움이 되는 것을 알 수 있다. 또한 개질에 사용한 PTMS 농도를 중가시킴에 따라 기포 안정성은 증가하다가 5 wt% 이상의 PTMS 농도 조건에서는 기포 안정성이 다시 감소하였다. 특히 5 wt%의 PTMS 를 사용하여 개질한 나노입자를 함유하는 AO32 계면활성제 시스템의 기포 감소율은 6.
또한 부상 시험 및 접 촉각 측정을 통하여 PTMS 농도 증가에 따라 CaCO3 나노입자 표면의 소수성이 증가하며, PTMS 농도 5 wt% 조건에서 active ratio와 접촉 각이 각각 93.2 ± 1.0%와 91.1 ± 0.2°로 측정되었다
Figure 3과 Table 1에 나타낸 결과로부터 PTMS 농도가 증가함에 따라 Si 피크의 크기가 증가하며, 또한 나노 입자 표면에 존재하는 Si/Ca 조성도 증가하는 것을 알 수 있다. 이 결과는 PTMS 농도가 증가함에 따라 CaCO₃ 입자 표면에 결합한 PTMS 실란 커플링제의 농도가 증가하는 것을 나나낸 것이다. 또한 표면 개질 전후의 CaCO₃ 나노입자에 대하여 DSC 분석을 각각 실행하여 그 결과를 Figure 4에 나타내었다.
즉 active ratio 값이 개질 전 0%에서 1 wt% PTMS로 개질 처리 후 89.6 ± 1.2%로 급격히 증가하였으며, 5 wt% PTMS 농도 조건에서 active ratio 값이 93.2 ± 1.0%를 나타내었다.
특히 5 wt%의 PTMS 를 사용하여 개질한 나노입자를 함유하는 AO32 계면활성제 시스템의 기포 감소율은 6.2 ± 0.2%로서, 본 연구에서 사용한 PTMS 농도 조건 중에서 가장 안정한 기포가 형성됨을 알 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	CaCO3 나노입자가 가진 단점은?	CaCO3 (calcium carbonate, 탄산칼슘) 나노입자는 상업용 나노입자 중 가격이 저렴하고 생산이 쉬워 여러 산업 분야에서 널리 사용되는 첨가제로 고분자, 윤활제, 고무, 화장품, 페인트, 식품 등에 이용되며, 특히 플라스틱의 기계적 물성을 강화시키는 필러(filler)로 널리 사용 되고 있다[1,2]. 그러나 CaCO3 나노입자는 표면 자유 에너지가 높아서 친수성이 매우 크다는 특성을 가지고 있기 때문에 다양한 조건에 서 널리 활용되기 어렵다는 문제점을 갖고 있어서 CaCO3 표면을 소수화하기 위한 많은 연구들이 진행되어 왔다[1-20].
	실란 커플링제 PTMS를 사용하여 CaCO3 나노입자의 표면을 친수성에서 소수성으로 개질하여 기포 및 에멀젼 안정화제로서의 적용성을 시험하고자 한 실험 결과, 어떤 분석을 통해 PTMS가 나노입자 표면에 성공적으로 결합된것을 확인하였나?	본 연구에서는 실란 커플링제 PTMS를 사용하여 CaCO3 나노입자의 표면을 친수성에서 소수성으로 개질하였으며, 개질된 CaCO3 나노입자를 기포 및 에멀젼 안정화제로의 적용 가능성을 시험하고자 나노입자 표면의 소수성 변화가 기포와 에멀젼의 안정성에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. PTMS에 의한 CaCO3 나노입자의 표면 개질은 FT-IR, TGA, DSC, XRD 및 XPS 분석을 통하여 PTMS가 나노입자 표면에 성공적으로 결합되었음을 확인하였다. 또한 부상 시험 및 접 촉각 측정을 통하여 PTMS 농도 증가에 따라 CaCO3 나노입자 표면의 소수성이 증가하며, PTMS 농도 5 wt% 조건에서 active ratio와 접촉 각이 각각 93.
	CaCO3는 어디에 주로 쓰이는가?	CaCO3 (calcium carbonate, 탄산칼슘) 나노입자는 상업용 나노입자 중 가격이 저렴하고 생산이 쉬워 여러 산업 분야에서 널리 사용되는 첨가제로 고분자, 윤활제, 고무, 화장품, 페인트, 식품 등에 이용되며, 특히 플라스틱의 기계적 물성을 강화시키는 필러(filler)로 널리 사용 되고 있다[1,2]. 그러나 CaCO3 나노입자는 표면 자유 에너지가 높아서 친수성이 매우 크다는 특성을 가지고 있기 때문에 다양한 조건에 서 널리 활용되기 어렵다는 문제점을 갖고 있어서 CaCO3 표면을 소수화하기 위한 많은 연구들이 진행되어 왔다[1-20].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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